液壓系統(tǒng)的泄漏及其防治

梁立民

（太原理工大學(xué)機械工程學(xué)院，山西太原 030024）

0 引言

液壓系統(tǒng)是工程機械中的重要部分，具有體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、運動平穩(wěn)等優(yōu)點，因而在各個工業(yè)部門得到廣泛的應(yīng)用。在造紙、紡織、塑料、橡膠等輕工行業(yè)，機械設(shè)備上大量使用著液壓系統(tǒng)。在礦山、石油、冶金等重工業(yè)中，由于液壓系統(tǒng)能傳遞很大的能量，而設(shè)備的重量相對其他傳動方式來說又較小，所以應(yīng)用更加廣泛，例如采煤機調(diào)高液壓系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由手動換向閥、高壓溢流閥、液壓鎖、調(diào)高油缸、液壓泵、過濾器、液壓表、安全閥、油箱等組成。

采煤機液壓調(diào)高原理見圖1。

圖1 采煤機液壓調(diào)高原理

1 液壓系統(tǒng)泄漏的危害

液壓系統(tǒng)普遍存在泄漏現(xiàn)象，在一定程度上影響液壓系統(tǒng)的正常工作[1]。油液的泄漏將造成以下幾個方面的影響：①使系統(tǒng)工作壓力下降，影響系統(tǒng)的工作能力；②浪費油液，降低系統(tǒng)工作效率，以致油溫升高；③使額外的停工時間加長，降低生產(chǎn)效率；④泄漏出來的油液會污染工作環(huán)境，使工作條件惡化，危害人的身體健康；⑤泄漏嚴(yán)重可引起控制失效、工作元件損壞，使工作的安全性受到威脅[2]。因此，對液壓系統(tǒng)泄漏的控制顯得十分重要。

2 液壓系統(tǒng)泄漏的分類

根據(jù)油液在系統(tǒng)中的泄漏位置，泄漏可以分為內(nèi)泄漏和外泄漏[3]。內(nèi)泄漏是指由于液壓系統(tǒng)內(nèi)部高低壓間存在壓力差，油液從高壓側(cè)流向低壓側(cè)而形成的泄漏，主要發(fā)生在液壓泵、液壓缸、液壓閥、液壓馬達(dá)內(nèi)部。外泄漏是指油液從系統(tǒng)內(nèi)部泄漏到外部的環(huán)境中去，如齒輪泵的端面泄漏、液壓油管的滲透泄漏等。

根據(jù)液壓系統(tǒng)的泄漏形式，泄漏可以分為縫隙泄漏、多孔隙泄漏、粘附泄漏和動力泄漏。

縫隙泄漏是指縫隙中的油液在一定的壓力差作用下從高壓側(cè)流向低壓側(cè)而產(chǎn)生的泄漏，如葉片泵的葉片端與定子內(nèi)表面之間的泄漏，液壓缸的活塞與缸內(nèi)壁之間的泄漏等。

多孔隙泄漏是指液壓元件之間由于存在表面粗糙度使兩表面不能完全的接觸，于是油液在壓力差的作用下通過這些孔隙而形成的泄漏。如由于鑄件組織疏松、焊縫缺陷夾雜、密封材料存在毛細(xì)孔等引起的泄漏。

粘附泄漏是指具有一定黏性的油液與固體表面接觸后在固體表面上形成一層油液，當(dāng)油液層過厚時被密封圈刮落而產(chǎn)生的泄漏。如液壓缸工作時活塞桿伸縮造成的泄漏。

動力泄漏是指當(dāng)轉(zhuǎn)軸具有螺旋形痕跡的凹糟時，油液隨回轉(zhuǎn)的凹槽流動而產(chǎn)生的泄漏。如傳動軸密封圈的邊緣處由于加工痕跡而形成的泄漏[4]。

3 液壓系統(tǒng)泄漏的原因

3.1 密封元件密封不嚴(yán)

液壓系統(tǒng)的密封元件是保證液壓系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵部件。導(dǎo)致密封不嚴(yán)的原因較多。首先，密封結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，或選用密封元件時沒有考慮到系統(tǒng)的負(fù)載情況、極限壓力、溫度變化等因素導(dǎo)致密封不嚴(yán)的問題。其次，在裝配過程中，過度拉伸密封元件會使密封元件失去原有的彈性，或在密封元件翻轉(zhuǎn)時劃傷其邊緣等，都會引起密封不嚴(yán)。此外，密封元件的老化、損傷等也是導(dǎo)致密封不嚴(yán)的重要原因。

3.2 系統(tǒng)油液受到污染

油液污染主要有氣體、固體和液體污染[5]。

氣體污染主要是指空氣污染。在大氣壓下，普通液壓油可溶解10%左右的空氣，而在高壓下則會溶解更多的空氣。如果液壓系統(tǒng)中的油液中含有氣泡，則油液壓力會在極短的時間內(nèi)在高低壓之間迅速變換，導(dǎo)致氣泡在高壓側(cè)溫度升高，在低壓側(cè)發(fā)生破裂。此時，如果液壓油泵的內(nèi)部零件表面存在凹點和損傷，油液就會高速沖向這些零件表面，加速零件表面的磨損，進(jìn)而引起泄漏。

固體污染主要是指顆粒污染。在液壓系統(tǒng)的裝配過程中，不可避免地有粉塵顆粒進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部，使油液里的雜質(zhì)增多，導(dǎo)致回油不暢，并加速相關(guān)密封元件的磨損，引起泄漏。

液體污染主要是指水污染。由于各種因素可能會使一定量的水進(jìn)入系統(tǒng)，水可與油液進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成酸性物和油泥，使油液的潤滑性能降低，導(dǎo)致液壓元件的磨損加劇，進(jìn)而造成泄漏。

3.3 液壓管路質(zhì)量差或安裝不規(guī)范

（1）液壓管路質(zhì)量差。由于液壓系統(tǒng)一般具有一定的壓力，因此其管路多用鋼管、紫銅管和尼龍管等耐壓管道。若管路質(zhì)量差，其壁厚不均勻，承載能力低下，在壓力油的沖擊下易發(fā)生管路損壞，進(jìn)而引起漏油。

（2）管路安裝不規(guī)范。在液壓管路安裝中應(yīng)遵守相關(guān)規(guī)定，如彎曲半徑等，否則管路彎曲的地方會在油壓的沖擊作用下逐漸產(chǎn)生滲漏。硬管彎曲半徑過小會導(dǎo)致管路外側(cè)的管壁變薄，內(nèi)側(cè)的管壁產(chǎn)生褶皺，使管路在彎曲處存在極大的應(yīng)力，削弱了管路的強度，在強烈的振動或沖擊下管路就易產(chǎn)生橫向裂紋而發(fā)生泄漏現(xiàn)象。彎曲處出現(xiàn)較大的橢圓度時，管內(nèi)的油壓脈動易導(dǎo)致彎曲處產(chǎn)生縱向裂紋而發(fā)生泄漏現(xiàn)象。軟管安裝時，若彎曲半徑不符合相關(guān)規(guī)定或軟管發(fā)生扭曲等，就會引起軟管產(chǎn)生破損而漏油。

3.4 系統(tǒng)油液溫度過高

油溫升高時，油液會變質(zhì)或黏度下降，使內(nèi)泄漏加劇；油溫過高，會導(dǎo)致密封元件受熱膨脹，使相對運動的摩擦阻力增大，加快元器件磨損，使密封元件過早變質(zhì)、失效，引起系統(tǒng)泄漏。

3.5 系統(tǒng)內(nèi)部的沖擊振動

在液壓系統(tǒng)的變壓、變速、換向的過程中會產(chǎn)生一定的沖擊，沖擊會瞬間達(dá)到極高的壓力峰值，使連接元器件產(chǎn)生松動或密封圈被損壞等導(dǎo)致油液泄漏。另外，機械振動也容易導(dǎo)致管路接頭松動，使系統(tǒng)產(chǎn)生泄漏。

4 液壓系統(tǒng)泄漏的防治措施

（1）合理地設(shè)計和加工。設(shè)計液壓系統(tǒng)時，合理地設(shè)計液壓系統(tǒng)和液壓裝置。要采取必要的防漏措施，增設(shè)必要的防漏結(jié)構(gòu)，還要正確選用密封裝置和管路接頭等。加工過程中密封部位的溝槽、面的加工尺寸精度、粗糙度等應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范要求。

（2）正確的裝配。裝配液壓元件時，要杜絕野蠻操作，如過度用力，用銅棒等敲打缸體或密封元件等。裝配密封元件時可涂抹潤滑劑，以增加潤滑，便于安裝。并且，密封元件在安裝之前要經(jīng)過精心檢查，不合要求的堅決不用。安裝過程中要保持液壓元件及附件、密封件和管件的清潔，避免雜質(zhì)進(jìn)入密封處。另外，安裝時要盡量使用專業(yè)工具，以使安裝更加規(guī)范。

（3）防治油液污染。注油時要選用合適的過濾裝置，防止雜質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)。在液壓泵的吸油口處應(yīng)安裝粗濾器，且吸油口距油箱底部要有一定的距離。液壓泵的輸油管路上應(yīng)安裝精濾器。液壓油箱的隔板上應(yīng)加裝過濾網(wǎng)，以除去回油過慮器未能濾去的雜質(zhì)。另外，要定期對油液進(jìn)行全面檢測，發(fā)現(xiàn)油液污染要及時更換過濾器濾芯。若油液污染嚴(yán)重，需立即更換新油，并清洗油箱。

（4）正確安裝管路，嚴(yán)禁違規(guī)裝配。管路安裝過程中要按相關(guān)規(guī)定正確安裝。軟管安裝時不要使管道扭曲。為便于觀察，可在軟管上劃一條線，看其是否發(fā)生扭曲。直線安裝時，軟管要留有30%左右的余量，以適應(yīng)油溫變化、受拉和振動的需要。軟管彎曲處的彎曲半徑至少要大于9 倍的軟管外徑，切彎曲處到管接頭的距離至少等于6 倍的軟管外徑。硬管彎曲處的彎曲半徑要大于硬管外徑的3～5 倍。另外，不管是軟管還是硬管都不可強拆強安，安裝過程中要符合相關(guān)要求。

（5）控制油液溫度。油溫過高會導(dǎo)致密封圈膨脹、老化、失效，因此控制油液溫度是防治系統(tǒng)泄漏的重要措施。要保持油液在油箱中的正確油位，以使油箱內(nèi)有足夠的循環(huán)冷卻油。保持冷卻器內(nèi)水量充足，以便對油液進(jìn)行冷卻。還應(yīng)合理地設(shè)計高效的液壓系統(tǒng)或冷卻裝置，使油液溫度保持在65℃以下，最高不要超過80℃。高壓油長時間不必要地從溢流閥流回油箱使油液溫度升高時，應(yīng)改進(jìn)回路、改用變量泵或卸荷措施等。再者，要按使用說明書或相關(guān)手冊，合理選用液壓油和密封元件。

（6）減少沖擊和振動。正確安裝和調(diào)定液壓泵、溢流閥、安全閥、蓄能器等液壓元器件以減少沖擊；合理使用避振喉、減振器、膠管等，以防止振動傳遞進(jìn)而引起共振。另外，盡量減少管接頭的使用數(shù)量，適當(dāng)布置壓力控制閥以保護(hù)系統(tǒng)的液壓元器件。

（7）及時維護(hù)和保養(yǎng)。定期檢查、維修液壓系統(tǒng)，檢查液壓元件是否正常工作，液壓系統(tǒng)是否泄漏。發(fā)現(xiàn)泄漏要及時處理。發(fā)現(xiàn)液壓元件損壞，要對損壞的零件及時加以更換，以保證液壓系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。

5 結(jié)束語

油液泄漏是液壓系統(tǒng)中普遍存在的故障現(xiàn)象，因此我們要盡量減少油液的泄漏。只有全面了解液壓系統(tǒng)各部分可能引起泄漏的原因，才能真正實施有效的防治措施，液壓系統(tǒng)才能正常工作。

[1]陸德義.淺談液壓系統(tǒng)的泄露及注意問題[J].化學(xué)工程與裝備，2008（5）：33-36.

[2]蘇明七.淺談液壓系統(tǒng)泄露 [J].機械工程與自動化，2011，165（2）：182-183.

[3]王常斌，武愛波.設(shè)備液壓系統(tǒng)泄漏及處理措施[J].中國設(shè)備工程，1997（12）：31.

[4]陳亮.液壓油在液壓系統(tǒng)中引起的故障原因及排除方法[J].黑龍江交通科技，2010（08）:182-183.

[5]胡建軍.工程機械液壓系統(tǒng)內(nèi)泄漏成因及處理措施分析探討[J].廣東建材，2008（08）：214-217.